探秘TCAN1162-Q1：汽車CAN FD收發(fā)器的卓越之選

在汽車電子領(lǐng)域，高速、可靠的通信至關(guān)重要。CAN（Controller Area Network）總線作為汽車通信的骨干，其收發(fā)器的性能直接影響著整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和效率。今天，我們就來深入了解一款備受矚目的汽車自供電CAN FD收發(fā)器——TCAN1162-Q1。

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一、特性亮點(diǎn)

1. 高標(biāo)準(zhǔn)與兼容性

TCAN1162-Q1符合面向汽車應(yīng)用的AEC Q100（1級(jí)）標(biāo)準(zhǔn)，同時(shí)滿足ISO 11898-2:2016的要求，并且具備功能安全特性，還能提供用于功能安全系統(tǒng)設(shè)計(jì)的文檔。這使得它在汽車復(fù)雜的工作環(huán)境中能夠穩(wěn)定可靠地運(yùn)行，為汽車電子系統(tǒng)的安全保駕護(hù)航。

2. 寬工作范圍與集成設(shè)計(jì)

其工作輸入電壓范圍寬廣，集成的LDO可為CAN收發(fā)器供電，無需外部電壓源提供5V電壓，簡(jiǎn)化了電路設(shè)計(jì)。它支持傳統(tǒng)CAN和CAN FD（高達(dá)8Mbps），并且$V_{IO}$電平轉(zhuǎn)換支持1.7V至5.5V，能夠與多種不同電平的控制器直接連接，提高了系統(tǒng)的兼容性和靈活性。

3. 多工作模式

具備正常模式、待機(jī)模式和低功耗睡眠模式。在不同的工作場(chǎng)景下，可根據(jù)需求靈活切換模式，有效降低系統(tǒng)功耗。例如，在車輛休眠時(shí)，進(jìn)入低功耗睡眠模式，僅對(duì)CAN總線進(jìn)行監(jiān)控，大大減少了電池電流消耗。

4. 強(qiáng)大的保護(hù)特性

擁有±58V CAN總線容錯(cuò)能力，能有效應(yīng)對(duì)總線故障；支持$V_{SUP}$上的負(fù)載突降，具備IEC ESD保護(hù)、欠壓和過壓保護(hù)、熱關(guān)斷保護(hù)以及TXD顯性狀態(tài)超時(shí)（TXD DTO）保護(hù)等多種保護(hù)功能，確保器件在惡劣環(huán)境下的可靠性和穩(wěn)定性。

5. 封裝優(yōu)勢(shì)

采用無引線VSON（14）封裝，具有可濕性側(cè)面，提高了自動(dòng)光學(xué)檢測(cè)（AOI）能力，方便生產(chǎn)制造和質(zhì)量檢測(cè)。

二、應(yīng)用領(lǐng)域

TCAN1162-Q1的應(yīng)用十分廣泛，涵蓋了高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)（ADAS）、車身電子裝置和照明、汽車信息娛樂系統(tǒng)和儀表組以及混合動(dòng)力、電動(dòng)和動(dòng)力總成系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域。在這些對(duì)通信可靠性和實(shí)時(shí)性要求極高的應(yīng)用中，TCAN1162-Q1都能發(fā)揮出其卓越的性能。

三、引腳配置與功能

1. 引腳功能概述

該器件共有14個(gè)引腳，每個(gè)引腳都有其特定的功能。例如，TXD為CAN發(fā)送數(shù)據(jù)輸入，集成上拉電阻；RXD為CAN接收數(shù)據(jù)輸出，當(dāng)$V{IO}$< UV${IO}$時(shí)為三態(tài)；INH為抑制引腳，用于控制系統(tǒng)穩(wěn)壓器和電源等。詳細(xì)的引腳功能可參考表4-1。

2. 引腳功能的重要性

了解每個(gè)引腳的功能對(duì)于電路設(shè)計(jì)和系統(tǒng)調(diào)試至關(guān)重要。正確連接和使用引腳，能夠確保器件正常工作，實(shí)現(xiàn)預(yù)期的功能。例如，通過合理配置INH引腳，可以控制系統(tǒng)電源的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的低功耗運(yùn)行。

四、規(guī)格參數(shù)

1. 絕對(duì)最大額定值

規(guī)定了器件在各種電壓、電流和溫度條件下的最大承受范圍。超出這些范圍運(yùn)行可能會(huì)對(duì)器件造成永久損壞，因此在設(shè)計(jì)和使用過程中必須嚴(yán)格遵守。例如，$V_{BUS}$的CAN總線IO電壓范圍為 -58V至58V，在實(shí)際應(yīng)用中要確?？偩€電壓在這個(gè)范圍內(nèi)。

2. ESD等級(jí)

該器件具有較高的ESD等級(jí)，如人體放電模型（HBM）所有引腳的分類等級(jí)為3A，部分引腳可達(dá)±8000V，全局引腳CANH和CANL的HBM分類等級(jí)為3B（+10000V），這使得它在靜電環(huán)境下具有較好的抗干擾能力。

3. 建議工作條件

給出了器件正常工作時(shí)的電壓、電流、電容和溫度等參數(shù)的建議范圍。在這個(gè)范圍內(nèi)工作，器件能夠發(fā)揮出最佳性能，同時(shí)保證其可靠性和穩(wěn)定性。例如，建議$V{SUP}$的電源電壓范圍為5.5V至28V，$V{IO}$的IO電源電壓為1.7V至5.5V。

4. 熱性能信息

包括結(jié)至環(huán)境熱阻、結(jié)至外殼熱阻等熱指標(biāo)，這些參數(shù)對(duì)于評(píng)估器件的散熱性能和在高溫環(huán)境下的工作能力非常重要。例如，結(jié)至環(huán)境熱阻$R_{JA}$為37.7°C/W，在設(shè)計(jì)散熱方案時(shí)需要考慮這個(gè)參數(shù)。

5. 電源特性

詳細(xì)列出了器件在不同工作模式下的電源電流、欠壓和過壓閾值等參數(shù)。例如，在睡眠模式下，$I{SUP}$電流可低至40μA（$T{A}$≤85°C），這對(duì)于降低系統(tǒng)功耗非常關(guān)鍵。

6. 電氣特性

涵蓋了CAN驅(qū)動(dòng)器和接收器的各種電氣參數(shù)，如顯性輸出電壓、隱性輸出電壓、輸入電壓范圍等。這些參數(shù)決定了器件在通信過程中的信號(hào)質(zhì)量和可靠性。例如，CAN驅(qū)動(dòng)器的顯性輸出電壓在總線偏置激活時(shí)，CANH為2.75V至4.5V，CANL為0.5V至2.25V。

7. 開關(guān)特性

規(guī)定了器件在電源開關(guān)、器件開關(guān)、驅(qū)動(dòng)器開關(guān)和接收器開關(guān)等方面的時(shí)間參數(shù)。這些參數(shù)對(duì)于確保系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和穩(wěn)定性至關(guān)重要。例如，TXD高電平到驅(qū)動(dòng)器隱性的傳播延遲時(shí)間為20ns至70ns。

8. 典型特性

通過圖表展示了器件的一些典型性能曲線，如$t{PROP(LOOP1)}$與$V{SUP}$間的關(guān)系、睡眠模式下$I{SUP}$與$V{SUP}$間的關(guān)系等。這些曲線可以幫助工程師更好地了解器件的性能特點(diǎn)，優(yōu)化電路設(shè)計(jì)。

五、詳細(xì)說明

1. 概述

再次強(qiáng)調(diào)了TCAN1162-Q1的高速CAN收發(fā)器特性，以及其集成LDO和通過INH引腳控制電源的功能，進(jìn)一步說明了其在降低系統(tǒng)功耗方面的優(yōu)勢(shì)。

2. 功能方框圖

通過圖7-1展示了器件的功能結(jié)構(gòu)，幫助工程師直觀地了解器件的內(nèi)部組成和工作原理。

3. 特性說明

3.1 各引腳特性

對(duì)各個(gè)引腳的功能和特性進(jìn)行了詳細(xì)說明。例如，$V_{IO}$引腳提供與控制器IO電壓匹配的數(shù)字IO電壓，避免了對(duì)電平轉(zhuǎn)換器的要求；INH引腳可用于控制系統(tǒng)電源管理器件的啟用，降低電池靜態(tài)電流消耗等。

3.2 局部故障保護(hù)

介紹了TXD顯性超時(shí)（TXD DTO）、熱關(guān)斷（TSD）、欠壓/過壓鎖定、未供電器件、懸空端子和CAN總線短路電流限制等局部故障保護(hù)機(jī)制。這些保護(hù)機(jī)制能夠確保器件在出現(xiàn)故障時(shí)及時(shí)采取措施，避免對(duì)系統(tǒng)造成更大的損害。例如，當(dāng)TXD保持顯性狀態(tài)的時(shí)間超過超時(shí)周期$t_{TXD_DTO}$時(shí)，禁用CAN驅(qū)動(dòng)器，釋放總線供其他節(jié)點(diǎn)通信。

4. 器件功能模式

4.1 工作模式概述

TCAN1162-Q1有正常模式、待機(jī)模式、睡眠模式、失效防護(hù)模式和關(guān)閉模式。不同模式下，器件的各個(gè)模塊（如$V_{FLT}$、INH、低功耗CAN RX、RXD等）的狀態(tài)不同，以實(shí)現(xiàn)不同的功能和功耗要求。

4.2 工作模式詳細(xì)說明

• 正常模式：CAN驅(qū)動(dòng)器和接收器均能完全正常運(yùn)行，CAN通信雙向進(jìn)行。
• 待機(jī)模式：低功耗模式，CAN收發(fā)器置于CAN自主非活動(dòng)狀態(tài)，低功耗接收器主動(dòng)監(jiān)控CAN總線是否存在有效的喚醒模式。
• 睡眠模式：最低功耗模式，CAN發(fā)送器和接收器關(guān)閉，低功耗接收器監(jiān)控CAN總線，$I_{SUP}$電流降低至最小電平。可通過喚醒模式（WUP）或本地WAKE（LWU）事件退出睡眠模式。
• 失效防護(hù)模式：低功耗模式，內(nèi)部穩(wěn)壓器關(guān)閉，INH引腳關(guān)閉，CAN發(fā)送器和接收器關(guān)閉，以保護(hù)器件。
• CAN收發(fā)器模式：包括CAN活動(dòng)、CAN自主活動(dòng)和CAN自主非活動(dòng)三種模式，以及CAN關(guān)閉模式。不同模式之間的切換條件和工作狀態(tài)在文檔中有詳細(xì)說明。

5. 驅(qū)動(dòng)器和接收器功能表

通過表7-3和表7-4分別列出了驅(qū)動(dòng)器和接收器在不同器件模式下的輸入輸出關(guān)系和總線狀態(tài)，幫助工程師了解器件在各種情況下的工作行為。

六、應(yīng)用信息

1. 典型應(yīng)用

給出了典型應(yīng)用的設(shè)計(jì)要求，包括總線負(fù)載能力、長(zhǎng)度和節(jié)點(diǎn)數(shù)等方面的考慮。例如，典型CAN應(yīng)用的最大總線長(zhǎng)度可能為40米，最大樁線長(zhǎng)度可能為0.3米，但通過合理設(shè)計(jì)可以獲得更長(zhǎng)的總線電纜長(zhǎng)度和更多的節(jié)點(diǎn)。同時(shí)，介紹了CAN網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的權(quán)衡因素和一些CAN系統(tǒng)級(jí)規(guī)范的示例。

2. 詳細(xì)設(shè)計(jì)過程

• CAN終端：總線末端可以采用單個(gè)120Ω電阻進(jìn)行端接，也可以采用分裂終端來改善網(wǎng)絡(luò)的電磁發(fā)射行為。
• 電源要求：TCAN1162-Q1設(shè)計(jì)為在5.5V與28V的$V{SUP}$輸入電源電壓范圍內(nèi)運(yùn)行，$V{IO}$設(shè)計(jì)電壓范圍為1.7V至5.5V，輸入電源必須經(jīng)過良好調(diào)節(jié)，并靠近器件的電源引腳布置旁路電容。
• 布局：布局時(shí)應(yīng)將保護(hù)和濾波電路放置于盡可能靠近總線連接器的位置，以防瞬變脈沖群、ESD和噪聲傳送至電路板。同時(shí)，要注意使用電源和接地層提供低電感，旁路電容和保護(hù)器件連接電源和地時(shí)應(yīng)至少使用兩個(gè)過孔等。

七、器件和文檔支持

1. 接收文檔更新通知

可導(dǎo)航至ti.com上的器件產(chǎn)品文件夾，點(diǎn)擊通知進(jìn)行注冊(cè)，每周接收產(chǎn)品信息更改摘要。

2. 支持資源

TI E2E?中文支持論壇是工程師獲取快速、經(jīng)過驗(yàn)證的解答和設(shè)計(jì)幫助的重要參考資料。

3. 商標(biāo)和靜電放電警告

提醒工程師注意TI的商標(biāo)信息和靜電放電對(duì)器件的危害，在處理和安裝器件時(shí)要采取適當(dāng)?shù)念A(yù)防措施。

八、總結(jié)

TCAN1162-Q1作為一款高性能的汽車自供電CAN FD收發(fā)器，具有眾多卓越的特性和廣泛的應(yīng)用前景。其豐富的功能、強(qiáng)大的保護(hù)機(jī)制和低功耗設(shè)計(jì)，能夠滿足汽車電子系統(tǒng)對(duì)通信可靠性、實(shí)時(shí)性和節(jié)能性的要求。在實(shí)際應(yīng)用中，工程師需要深入了解其引腳配置、規(guī)格參數(shù)和工作模式，合理進(jìn)行電路設(shè)計(jì)和布局，以充分發(fā)揮其性能優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，要關(guān)注器件的文檔更新和技術(shù)支持，確保系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。你在使用TCAN1162-Q1或其他類似器件時(shí)，遇到過哪些問題呢？歡迎在評(píng)論區(qū)分享你的經(jīng)驗(yàn)和見解。